Up­grade für Deutsch­lands ers­ten Kurz­zeit-Groß­kälte­spei­cher

Thorsten Urbaneck und Ulf Uhlig diskutieren die Datenpunktliste der Sensoren, die im Großkältespeicher angebracht sind. (Bild: TU Chemnitz / J. Müller)

Im Sommer klettern auch in Deutschland die Tempera­turen mancher­orts auf fast vierzig Grad Celsius. Vor der Hitze flüchtet man gern in ein klimati­siertes Gebäude. Zunehmend kommen heute in Klimati­sierungs­systemen auch Kälte­speicher zum Einsatz. Die Stadt Chemnitz ist ein Pionier beim Einsatz dieser Technologie, denn hier befindet sich seit der Inbetrieb­nahme 1973 eines der ältesten Fern­kälte­systeme in Europa. Und seit Juni 2007 ist in der Nähe der Chemnitzer Georg­brücke Deutsch­lands ersten Kurz­zeit-Groß­kälte­speicher in Betrieb. Er beinhaltet etwa 3.500 Kubik­meter kaltes Wasser und versorgt viele Abnehmer der Stadt über ein vier­einhalb Kilometer langes Rohrsystem mit Fern­kälte – darunter die Oper, Museen, Einkaufs­zentren und die Universität. Einer der geistigen Väter des Groß­kälte­speichers ist Prof. Dr. Thorsten Urbaneck, Bereichs­leiter Ther­mische Energie­spei­cherung an der Professur Techni­sche Thermo­dynamik der TU Chemnitz. Gemeinsam mit der Stadt­werke Chemnitz (heute: Eins Energie in Sachsen sowie Inetz) konzi­pierte er den riesigen Kalt­wasser­speicher.

Elf Jahre nach der Inbetrieb­nahme wurde unlängst das Wasser komplett abge­lassen, um im Inneren des Speichers unter anderem die Verbin­dungen der Segment-Bauteile, die Rohr­leitungen und die Mess­technik zu über­prüfen und zu warten. „Nach elf Jahren sind alle Systeme voll funktions­fähig und der Speicher sieht innen sehr gut aus“, sagt Urbaneck voller Begeis­terung. Ulf Uhlig, Abteilungs­leiter bei Inetz, ergänzt: „Wir sind mit der Tank­konstruk­tion und dem inneren Tragwerk sowie dem Be- und Entlade­system sehr zufrieden. Nun wissen wir auch, dass die Kon­struk­tion weitere Jahr­zehnte hält und wir die Vorteile des Speichers für den Betrieb des Fern­kälte­systems uneinge­schränkt weiter­nutzen können.“

„Der Kälte­speicher entkoppelt die Erzeugung vom Verbrauch“, erläutert Urbaneck. Der gut gedämmte Kälte­speicher wird nachts durch Absorptions­kälte­maschinen aufgeladen und kann tagsüber die Spitzen­lasten im Fern­kälte­system decken. So kann sehr schnell auf eine schwan­kende Nach­frage nach Kälte reagiert werden. „Insgesamt können wir sagen, dass in Chemnitz die gesamte System­lösung – also das Zusammen­spiel von Verbrauchern und Speicher – sehr gut funktioniert. Vor allem das schwierige Problem der Schichtung des Wassers ist gut gelöst”, resümiert Urbaneck. Um weitere Verbesse­rungen zu erreichen, laufen an der Professur Tech­nische Thermo­dynamik der TU Chemnitz fort­laufend Forschungs- und Entwicklungs­arbeiten: „Wir wollen die Funktion der Kälte­speicher verbessern, eine Lang­zeit­beständig­keit sicher­stellen und die Kosten reduzieren, sowohl bei der Errich­tung als auch bei einer optimalen Betriebs­weise“, so Urbaneck.

Thorsten Urbaneck, Bereichsleiter Thermische Energiespeicherung und Professor für Technische Thermodynamik, prüft die in der Mitte des Großkältespeichers aufgestellte Temperaturmesslanze. (Bild: TU Chemnitz / J. Müller)

„Die in Chemnitz entwickelte Form der Kälte­speicherung hat sich in den vergangen Jahren deutschland­weit viel schneller durchge­setzt als erwartet. Das liegt auch an den steigenden Energie­preisen, die immer mehr Unternehmen dazu zwingen, mit Ressourcen hauszu­halten“, erklärt Urbaneck. In den vergangenen Jahren wurden in der Bundes­republik weitere Kälte­speicher errichtet, in die auch Know-how der TU Chemnitz geflossen ist. „Wir haben an zwölf konkreten Projekten mitge­wirkt. Im nächsten Jahr werden allein durch diese Projekte über 26.000 Kubik­meter Kalt­wasser zur Speiche­rung eingesetzt“, berichtet der Forscher. Eine relative neue Entwicklung seien gebäude­integrierte Speicher. Dazu Urbaneck: „Bei der indus­triellen Kälte­versorgung ist die Errich­tung eines Tank­speichers mit einem Durch­messer und einer Höhe von beispiels­weise zwanzig Metern über­haupt kein Thema. Geht es um schicke Instituts- oder Klinik­gebäude, haben die Betreiber oft andere Vorstel­lungen zur Gestal­tung des Umfelds. Dann verstecken wir den Speicher im Gebäude.“ Die Projekte decken zurzeit Speicher­größen zwischen 500 und 1.500 Kubik­metern ab. Die Gebäude­integration ist von der Planung her etwas auf wendiger, da es mehr Schnittstellen gibt.

„Für mich ist die Kälte­spei­cherung eine Schlüssel­technologie, mit der man ökologische Ziele und wirt­schaft­liche Anforde­rungen gut in Ein­klang bringt. Weil es noch viel zu tun gibt, denn ungefähr zehn Prozent des Stromes in Deutsch­land wird zur Kälte­ver­sorgung eingesetzt, möchte ich mich in Zukunft weiterhin der Verbes­serung der Kälte­speicher­technik widmen und über Fort­schritte publi­zieren“, sagt Urbaneck abschließend. (Quelle: TUC)

Link: Professur Tech­nische Thermo­dynamik (Th. Urbaneck), Professur Techni­sche Thermo­dynamik, Technische Univervsität Chemnitz

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